DE1817907C3 - Process for the preparation of an aqueous solution of gluconic acid and a water-soluble gluconate by submerged fermentation of glucose - Google Patents
Process for the preparation of an aqueous solution of gluconic acid and a water-soluble gluconate by submerged fermentation of glucoseInfo
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Description
1515th
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer konzentrierten wäßrigen Lösung einer Mischung von Glukonsäure mit einem Alkali- oder Ammoniumglukonat durch submerse Vergärung von Glukose in einem Gärungsmedium, das Nährstoffe und Mikroorganismen, die in der Lage sind, die Glukose in Glukonsäure umzuwandeln, enthält. a The invention relates to a process for the preparation of a concentrated aqueous solution of a mixture of gluconic acid with an alkali or ammonium gluconate by submerged fermentation of glucose in a fermentation medium which contains nutrients and microorganisms which are able to convert the glucose into gluconic acid. a
Glukonsäure wird in der Regel technisch aus Glukose entweder durch chemische Oxydation oder durch Gärungsverfahren hergestellt. Die freie Säure wird meist als eine 50gewichtsprozentige Lösung in Wasser verkauft. Die Salze, wie Natrium- oder Ammoniumglu- w konat, werden als Feststoffe verkauft, aber vor ihrer Verwendung oder »eiteren Verarbeitung in Wasser gelöst.Gluconic acid is usually produced technically from glucose either by chemical oxidation or by fermentation processes. The free acid is usually sold as a 50 percent by weight solution in water. The salts, such as sodium or Ammoniumglu- w Konat, are sold as solids, but dissolved prior to their use or "Eiteren processing in water.
Die Bedeutung der Glukonsäure und der Glukonate in der Technik ist wohl bekannt und es gibt verschiedene Produkte, die Glukonsäure und Glukonate enthalten und entsprechende Verfahren, um diese Produkte herzustellen.The importance of gluconic acid and gluconates in the art is well known and there are several Products that contain gluconic acid and gluconates and appropriate procedures to make these products to manufacture.
Aus der US Patentschrift 18 93 819 ist ein Verfahren zur Vergärung von Glukose zu Glukonsäure oder Glukonaten bekannt, bei dem Glukose in Wasser gelöst und unter Belüften und Rühren durch Mikroorganismen vergoren wird. Die gesamte Glukose wird zu Beginn der Gärung dem Gärungsmedium zugegeben und es wird empfohlen, die Konzentration der gelosten Glukose unter 5% zu halten und zur Neutralisation der gebildeten Säure C'alziumcarbonat. Calciumhydroxid oder andere Neutralisationsmittel /u verwenden.From US Patent 18 93 819 is a method known for the fermentation of glucose to gluconic acid or gluconates, in which glucose is dissolved in water and fermented with aeration and stirring by microorganisms. All of the glucose is at the beginning of the Fermentation is added to the fermentation medium and it is recommended to increase the concentration of the dissolved glucose to keep below 5% and to neutralize the acid formed calcium carbonate. Calcium hydroxide or use other neutralizing agents / u.
Die US Patentschrift 26 02 768 beschreibt ein Verfahren für die Herstellung voii Nalriumglukonal durch Vergärung von Glukose unter Zugabe einet" basisch reagierenden Matriumverbindung. Es wird dabei ein einstufiges Verfahren verwendet und die erhaltenen Natriumglukonailösungen sind nicht konzentriert. In der Zeitschrift »Industrial and Engineering Chemistry«, es Band 44 (1952) sind auf de« Seiten 435-440 Technikufnsversuche für die Herstellung von Natriumglukonat durch Vergärung von Glukose und kontinuierliehe Zugabe von Natriumhydroxid beschrieben. Es werden etwa 22%ige Glukoselösungen in einer Stufe vergoren, wobei entsprechende, nichtkonzentrierte Lösungen von Natriumglukonat erhalten werden.The US patent specification 26 02 768 describes a process for the production of Nalriumglukonal by Fermentation of glucose with the addition of a "basic" reacting matrium compound. A one-step process is used and the obtained Sodium glucona solutions are not concentrated. In of the journal "Industrial and Engineering Chemistry", volume 44 (1952) are on pages 435-440 Technical trials for the production of sodium gluconate described by fermentation of glucose and continuous addition of sodium hydroxide. It about 22% glucose solutions are fermented in one stage, with corresponding, non-concentrated Solutions of sodium gluconate can be obtained.
Die bekannten Verfahren besitzen eine Reihe von Nachteilen.The known methods have a number of disadvantages.
Die Erfindung ist in den Ansprüchen definiert.The invention is defined in the claims.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Gesamtmenge der zugegebenen Glukose, einschließlich der Anfangsmenge, zwischen 50 und 75% des Gärungsmediums. Es können konzentrierte, wäßrige Lösungen von Glukose oder ihren Äquivalenten, wie hydrolisierte Stärke, Dextrine, Zuckerdicksäfte und dergleichen vergoren werden. Es wird dabei mit Konzentrationen gearbeitet, die weitaus höher sind als die bisher benutzten. So sind z. B. Lösung^medien beschrieben, die bis zu 40% Glukose enthalten können, wobei dort jedoch der bevorzugte Bereich wesentlich unter dieser Konzentration liegt. Bei der vorliegenden Erfindung wird in der Rege! die Gäning in Lösungen durchgeführt, denen mehr als 40% Glukose zugesetzt worden ist. wobei die bevorzugten zugesetzten Mengen etwa 50 bis 70% Glukose äquivalent sind oder entsprechen. Dabei werden beständige wäßrige Lösungen von Konzentrationen höher als 60% berechnet als Natriumglukonat erhalten.In a preferred embodiment of the invention, the total amount of glucose added is including the initial amount, between 50 and 75% of the fermentation medium. It can be concentrated, aqueous Solutions of glucose or its equivalents, such as hydrolyzed starch, dextrins, sugar syrups and like that are fermented. It is worked with concentrations that are much higher than those used so far. So are z. B. Solution ^ media described, which can contain up to 40% glucose, but where the preferred range is essential is below this concentration. In the present invention, as a rule! the gäning in solutions carried out to which more than 40% glucose has been added. the preferred amounts added are equivalent or equal to about 50 to 70% glucose. Persistent aqueous solutions are thereby obtained obtained from concentrations higher than 60% calculated as sodium gluconate.
Obwohl Glukose in hohen Konzentrationen, insbesondere im Bereich von 50 bis 70%. nicht leicht vergärbar ist, wurde gefunden, daß derartige hohe Konzentrationen von Glukose ohne weiteres verwendet und in Glukonsäure umgewandelt werden können, wenn das Gärungsmedium so zubereitet wird, daß nur ein Teil der Glukose zugegeben wird und die restliche Glukose später während des Verlaufs des Gärungsprozesses zugesetzt w ird. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird die Glukose in Anteilen oder aliquoten Anteilen dem Gärungsmedium zugeführt. So wurde z. B. gefunden, daß eine vollständige Vergärung und Konversion der Glukose zu Glukonsäure erreicht werden kann, indem man anfangs eine Nährstofflösung vergärt, die etwa 28% Glukose enthält, und nachher etwa 30% weitere Glukose zugibt und vergärt. Ebenso kann man mit Glukose Kombinationen von etwa 27%. 30%. 8% und 9%: 34% und 26%; 42% und 21%; 41%. 15 und 10% gut arbeiten. Alternativ kann die Glukose anteilweise in kleineren Mengen zugegeben werden. Ein zusätzlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß es notwendig ist. nur für die Anfangsgärung das Glukosemedium zu sterilisieren, wogegen die spüler zugefügten Mengen an Glukose ohne Sterilisierung benützt werden können, wodurch die Betriebskosten gesenkt werden. Ein weiterer Vorzug des Verfahrens besteht darin, daß durch die Benutzbarkeit von nichtsterilisierter Cilukose ein Gärungsmedium mit einer helleren Farbe erhalten wird, wodurch man im Endergebnis auch ein hellergefärbtes Endprodukt erreicht.Though glucose in high concentrations, in particular in the range of 50 to 70%. is not readily fermentable, it has been found that such high Concentrations of glucose can be readily used and converted to gluconic acid, when the fermentation medium is prepared so that only part of the glucose is added and the remainder Glucose is added later during the fermentation process. In other words, the glucose is added to the fermentation medium in portions or aliquots. So was z. B. found that complete fermentation and conversion of glucose to gluconic acid was achieved can be made by initially fermenting a nutrient solution containing about 28% glucose, and then afterwards about 30% more glucose is added and fermented. Likewise, combinations of around 27% can be made with glucose. 30%. 8% and 9%: 34% and 26%; 42% and 21%; 41%. 15 and 10% work well. Alternatively, the glucose partially be added in smaller amounts. An additional advantage of this method is that it is necessary. Only sterilize the glucose medium for the initial fermentation, whereas the rinsers do added amounts of glucose without sterilization can be used, whereby the operating costs are reduced. Another virtue of the process is that by using non-sterilized cilukose a fermentation medium with a lighter color is obtained, whereby one im End result also a lighter colored end product is achieved.
Mindestens während der Anfangsphase der Gärung gibt man eine Alkali-Biise. ζ. Β Natriumhydroxid. Kaliumhydroxid oder Ammoniümfiydroxid dem Gärungsmedium zu, tim die gebildete ölukonsäure zu neutralisieren. Obwohl in der bekannten Literatur betont wird, daß es wichtig sei, die gesamte GlukonsäU' re sofort wie sie gebildet wird, Vollständig zu neutralisieren, wurde gefunden, daß dieses bei dem vorliegenden Verfahren nichj erforderlich ist und daß es in der Regel wünschenswert ist, die Glukofisäure nicht Vollständig zu neutralisieren. Die Neutralisation derAt least during the initial phase of fermentation, an alkali bite is given. ζ. Β sodium hydroxide. Potassium hydroxide or ammonium hydroxide in the fermentation medium to neutralize the oleic acid formed. Although in the known literature It is emphasized that it is important to completely remove all of the gluconic acid as it is formed neutralize, it has been found that this is not necessary in the present process and that it Usually, glucofic acid is not desirable Completely neutralize. The neutralization of the
Glukonsäure wird bevorzugt nur fortgeführt, bis die Mikroorganismen im wesentlichen ihr Optimum im Zellwachstum und in der Erzeugung des Enzyms Oxidase erreicht haben, wobei das genannte Enzym für die Oxydation von Glukose zu Glukonsäure verantwortlich ist Etwa an diesem Punkt wird die Neutralisation der gebildeten Glukonsäure unterbrochen und die Gärung ohne Neutralisation fortgesetzt, bis im wesentlichen die gesamte zugegebene Glukose in Glukonsäure umgewandelt ist.Gluconic acid is preferably only continued until the Microorganisms essentially at their optimum in cell growth and in the production of the enzyme Oxidase, said enzyme being responsible for the oxidation of glucose to gluconic acid Is around this point the neutralization of the gluconic acid formed is interrupted and the Fermentation continued without neutralization until essentially all of the added glucose was converted into gluconic acid is converted.
Alternativ kann die Neutralisation der gebildeten Glukonsäure zu einem früheren oder späteren Zeitpunkt unterbrochen werden. So ist z. B. bei einer Ausführungsform möglich, die Neutralisation der Glukonsäure zu unterbrechen, nachdem etwa 25% Glukose in die Glukonsäure umgewandelt worden ist. Die Gärung wird dann forgesetzt, indem zusätzlich 30% Glukose zugegeben und in Säure ohne weitere Neutralisation umgewandelt werden. Eine andere Alternative besteht darin, daß die Neutralisation der gebildeten Glukonsäure an einem anderen Punkt unterbrochen wird, ι B. nachdem etwa 42% Glukose in die entsprechende Säure umgewandelt worden sind und die Gärung dann nach Zugabe von weiteren 21% Glukose fortgesetzt wird, ohne die gebildete Säure weiter zu neutralisieren. So ist es möglich, den Anteil an freier Glukonsäure und an neutralisierter Glukonsäure in einfacher Weise und in Abhängigkeit von den Anforderungen des Verfahrens, die später beschrieben werden, leicht zu variieren.Alternatively, the neutralization of the gluconic acid formed can be interrupted at an earlier or later point in time. So is z. B. possible in one embodiment to interrupt the neutralization of the gluconic acid after about 25% glucose has been converted into the gluconic acid. Fermentation is then continued by adding an additional 30% glucose and converting it to acid without further neutralization. Another alternative is that the neutralization of the gluconic acid formed was suspended at a different point, ι example have been once converted about 42% of glucose into the corresponding acid and the fermentation is then continued after addition of a further 21% glucose, without the to further neutralize the acid formed. It is thus possible to vary the proportion of free gluconic acid and of neutralized gluconic acid in a simple manner and depending on the requirements of the method which will be described later.
Im allgemeinen ist es bevorzugt, daß man nach Beendigung der ersten Gärungsstufe and nach Zugabe von weiterer Glukose das pH des Gärungsmediurns unterhalb von pH 5 absinken läßt.In general, it is preferred that after the completion of the first fermentation stage and after the addition by adding more glucose, the pH of the fermentation medium can drop below pH 5.
Man erhält in dieser Weise durch die Gärung unmittelbar konzentrierte Lösungen von Glukonsäure und einem Alkali- oder Ammoniumglukonat. Wenn die bei der Gärung erhaltenen Zubereitungen als solche verwendet werden, so wird z. B. ein wesentlicher Vorteil dadurch erreicht, daß durch die Neutralisation von nur einem Teil der gebildeten Glukonsäure, beachtliche Mengen an Base eingespart werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß durch die geringen Mengen von Base die Lösungen niedrigere Viskositäten besitzen. Auch die niedrigere Viskosität derartiger Lösungen ist für die weitere Aufarbeitung der Lösungen von großem technischen Voneil.In this way, concentrated solutions of gluconic acid are obtained directly through fermentation and an alkali or ammonium gluconate. If the preparations obtained during fermentation as such are used, e.g. B. a significant advantage achieved in that by the neutralization of only part of the gluconic acid formed, considerable amounts of base can be saved. Furthermore it is It is advantageous that the solutions have lower viscosities due to the small amounts of base. Also the the lower viscosity of such solutions is of great importance for the further work-up of the solutions technical advantage.
Man kann bei Vergärung der Glukose die Neutralisa tion der gebildeten Glukonsäure nach einer bevorzugten Ausführungsform so steuern, daß das Endmedium etwa 0.5 bis 3 Teile Glukonsäure auf 1 Teil neutralisiertes Natriumglukonat enthält Diese Zubereitungen und ähnliche Zubereitungen sind einmalig in ihren Löslichkeitseigenschaften, indem sie über einen weiten Bereich von Konzentrationen und oberhalb der Konzentrationen, bei denen neutralisierte Natriumglukonatlösungen schnell auskristallisieren und erstarren, gut löslich sind So ist es möglich, die Zubereitung auf das gewünschte hohe Niveau /u konzentrieren, ohne Gefahr zu laufen, daß sie kristallisiert oder erstarrt. Auch bei dem Transport solcher Lösungen besteht nicht die Gefahr, daß Kristallisation eintritt. Außerdem lassen sich die konzentrierten Lösungen sicher und in einfacher Weise in den Vorratstank für den Trockner überführen, wo sie vollständig mit Natriumhydroxid oder einer ähnlichen Base neutralisiert und in Üblicher Weise aufgearbeitet werden können. Alternativ kann das aufgearbeitete Filtrat des Gärungsmediums unmittelbar dem Vorratstank des Trockners ohne· jede Konzentrierung zugeführt werden, wo es vollständig neutralisiert und durch Trocknung aufgearbeitet werden kann. Falls gewünscht, kann die konzentrierte Lösung leicht und einfach in einen Kristallisiertank übergeführt werden, wo sie vollständig mit Natriumhydroxid oder einer ähnlichen Base neutralisiert wird. Dann läßt man die Kristallisation eintreten und arbeitet die erhaltenen Glukonatkristalle in bekannter Weise auf.One can use the neutralisa when the glucose is fermented tion of the gluconic acid formed control according to a preferred embodiment so that the final medium These preparations contain about 0.5 to 3 parts of gluconic acid per 1 part of neutralized sodium gluconate and similar preparations are unique in their solubility properties by having a wide range of concentrations and above concentrations at which neutralized sodium gluconate solutions quickly crystallize and solidify, are easily soluble So it is possible to use the preparation concentrate at the desired high level / u without running the risk of them crystallizing or solidifying. Even when such solutions are transported, there is no risk of crystallization occurring. Besides, let the concentrated solutions safely and easily in the storage tank for the dryer transfer, where it is completely neutralized with sodium hydroxide or a similar base and in usual Way can be worked up. Alternatively, the processed filtrate of the fermentation medium can be used immediately can be fed to the storage tank of the dryer without any concentration, where it is completely can be neutralized and worked up by drying. If desired, can be concentrated Solution can easily and simply be transferred to a crystallization tank, where it is completely filled with sodium hydroxide or a similar base is neutralized. Then crystallization is allowed to occur and work is carried out the gluconate crystals obtained in a known manner.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Verbesserung der Wirtschaftlichkeit der Herstellung von Glukonsäure. Bei den Dekannten Verfahren zur Herstellung dieses Produktes schließt die Arbeitsweise die Neutralisation der Reaktionsmischung oder des Gärungsmediums ein, wobei Calciumhydroxid oder eine ähnliche Base verwendet wird. Dadurch wird erreicht, daß die Säure als unlösliches Salz ausgefällt wird. Eine derartige Arbeitsweise erfordert aber eine anschließende und relativ aufwendige, chemische Konversion des aufgearbeiteten unlöslichen Salzes zu freier Säure durch ansäuren mit Schwefelsäure. Außerdem ist es bei diesem Verfahren nachteilig, daß durch die Verwendung der erforderlichen großen Mengen von Calciumhydroxid zur vollständigen Neutralisierung der Glukonsäure sehr schwierig ist, die Glukon^äure durch irgendeine andere Arbeitsweise zu gewinnen. Da gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Gärung mit einer minimalen Menge an Base, z. B. Natriumhydroxid, zur partiellen Neutralisation der Glukonsäure ausgeführt wird, zeichnet sich diese Arbeitsweise auch durch ein nichtaufwendiges Aufarbeitungsverfahren für die Glukonsäure aus dem Endprodukt der Gärungsmischung aus. So kann z. B. das Natriumkation aus einer typischen Endmischung der Gärung, die etwa zwei Teile Glukonsäure und einen Teil Natriumglukonat enthält, in einfacher V/eise durch Behandlung mit Ionen-Austausch-Harzen, Dialyse, Elektrodialyse wxl dergleichen entfernt werden.Another advantage of the invention is that it improves the economics of manufacturing gluconic acid. In the decanting methods of making this product, the procedure involves neutralizing the reaction mixture or fermentation medium using calcium hydroxide or a similar base. This ensures that the acid is precipitated as an insoluble salt. Such a procedure, however, requires a subsequent and relatively complex, chemical conversion of the reprocessed insoluble salt to free acid by acidic with sulfuric acid. A further disadvantage of this process is that the use of the large amounts of calcium hydroxide required to completely neutralize the gluconic acid makes it very difficult to obtain the gluconic acid by any other method. Since, according to one embodiment of the invention, fermentation with a minimal amount of base, e.g. B. sodium hydroxide, is carried out for partial neutralization of the gluconic acid, this procedure is also characterized by an inexpensive work-up process for the gluconic acid from the end product of the fermentation mixture. So z. B. the sodium cation from a typical fermentation final mixture containing approximately two parts gluconic acid and a portion containing sodium gluconate, in a simple V else by treatment with ion exchange resins, dialysis, electrodialysis wxl like are removed /.
In den folgenden Beispielen beziehen sich alle Prozentangaben, falls nicht ausdrücklich anders angegeben, auf eine Gewicht zu Volumen Basis. So bedeutet z. B. 40% : 40 Gramm pro 100 Milliliter der Gesamtlösung In the following examples, all percentages, unless expressly stated otherwise, relate to on a weight to volume basis. So z. B. 40%: 40 grams per 100 milliliters of total solution
(a) Eine Nährstofflösung wurde aus folgenden Stoffen hergestellt:(a) A nutrient solution was prepared from the following substances:
(iramm(iramm
1010
2020th
MaismehlCornmeal
Traubenzucker-Monohydrat
Flüssigkeit vonGlucose monohydrate
Liquid from
eingeweichtem Mais 50soaked corn 50
mit Wasser aufgefüllt auf 1000 ml.made up to 1000 ml with water.
Nachdem das pH der Mischung auf 7,0-7,2 durch Zugabe von Natriumhydroxid eingestellt wurde, werden 5 Gramm Calciumcarbonat zugegeben, fine schräge Kultur von dem Glukonsäure erzeugenden; Organismus Aspergillus niger, N;R.R,L.3 wurde verwendet, um eine Anzahl Von 250 ml Erlenmeyerkolben zu impfen, von denen jeder eine Mischung aus 5 Gramm Weizenkleie und 5 ml des vorstehenden Mediums enthielt. Die Mischung war vorher 30 bis 45 MinuiGn bei I2I°C sterilisiert worden, Diese Kolben wurden be' 28°C für fünf bis fünfzehn Tage bebrütet bis ein gutes Wachstum und eine gute Sporenbildung aufgetreten war.After the pH of the mixture was adjusted to 7.0-7.2 by adding sodium hydroxide, be 5 grams of calcium carbonate added, fine inclined culture of the gluconic acid producing; organism Aspergillus niger, N; R.R, L.3 was used to create a Number of 250 ml conical flasks to inoculate, each of which is a mixture of 5 grams of wheat bran and 5 ml of the above medium. The mixture was previously 30 to 45 minutes at 12 ° C sterilized, these flasks were incubated at '28 ° C for five to fifteen days until good growth and good sporulation had occurred.
(b) Ein Nährstoffmedium wurde aus folgenden Stoffen hergestellt:(b) A nutrient medium was prepared from the following materials:
kgkg
Traubenzucker-Monohydrat 22,6 Lösung von eingeweichtem Mais 1,52 MgEO4 · 7 H2O 0.U8Dextrose monohydrate 22.6 solution of soaked corn 1.52 MgEO 4 · 7 H 2 O 0.U8
KH-.PO4 0,08KH-.PO4 0.08
(NH4)jHPO+ 0.15(NH 4 ) jHPO + 0.15
Harnstoff 0,04Urea 0.04
mit Wasser aufgefüllt auf 379 Liter.made up to 379 liters with water.
Nachdem das pH mit Schwefelsäure etwa auf 4,5 eingestellt wurde, wird die Mischung mit Dampf 30 Minuten bei 121° C sterilisiert und auf 33° C gekühlt. Das Medium wird dann durch Zugabe von steriler Natriumhydroxidlösung auf ein pH von 63 — 6,6 eingestellt und mit einem Kolben der Kultur gemäß (a), die in zwei Liter sterilem Wasser aufgeschwemmt wurde, beimpft. Die Organismen wurden dann bei 33° C unter submersen Lüftungsbedmgungen für einen Zeitraum von 15 bis 22 Stunden wachsen gelassen.After the pH has been adjusted to about 4.5 with sulfuric acid, the mixture becomes 30 with steam Sterilized at 121 ° C for minutes and cooled to 33 ° C. That Medium is then adjusted to a pH of 63 - 6.6 by adding sterile sodium hydroxide solution set and with a flask of the culture according to (a), which is suspended in two liters of sterile water was inoculated. The organisms were then kept at 33 ° C under submerged ventilation conditions for a period of time allowed to grow from 15 to 22 hours.
(c) Ein Nährstoffmedium wurde aus folgenden Materialien hergestellt:(c) A nutrient medium was prepared from the following materials:
kgkg
Traubenzucker*) wie angegebenDextrose *) as indicated
Lösung von eingeweichtem Mais 1,52 MgSO4 ■ 7 H2O 0,08Solution of soaked corn 1.52 MgSO 4 ■ 7 H 2 O 0.08
KH2PO4 0,08KH2PO4 0.08
(NH4J2HPO4
Harnstoff(NH 4 I 2 HPO 4
urea
0,15
0,040.15
0.04
mit Wasser aufgefüllt auf 379 Liter.made up to 379 liters with water.
*) (Es wurde handelsübliches Traubenzucker-Monohydrat verwendet; die Mengen, die auf reinen Traubenzucker umgerechnet wurden, werden in den einzelnen Beispielen angegeben.)*) (Commercially available grape sugar monohydrate was used; the amounts based on pure grape sugar have been converted are given in the individual examples.)
Nachdem das pH durch Zugabe von Schwefelsäure auf etwa 4,5 eingestellt worden war, wurde die Mischung mit Dampf 30 Minuten bei 12PC sterilisiert und dann auf 33° C abgekühlt Das pH des Mediums wurde dann mit einer sterilen Natriumhydroxidlösung auf 6,4 bis 6,8 eingestellt und das Medium mit 37,9 Liter der gemäß (b) hergestellten Kultur geimpft Die Organismen wurden dann unter submersen Lüftungsbedingungen und unter Bewegen bei 33° C gezüchtet, wobei die im einzelnen verweiiieten Zeiträume in den einzelnen Beispielen angegeben sin^.After the pH was adjusted to about 4.5 by adding sulfuric acid, the Mixture sterilized with steam for 30 minutes at 12PC and then cooled to 33 ° C. The pH of the medium was then adjusted to 6.4 to 6.8 with a sterile sodium hydroxide solution and the medium to 37.9 liters the culture prepared according to (b) inoculated. The organisms were then inoculated under submerged ventilation conditions and grown with agitation at 33 ° C, the detailed periods of time in the individual examples given sin ^.
Vergleichsbeispiel AComparative example A.
Dem Medium (c) wurden unterschiedliche Glukosemngen zugegeben. In Tabelle I sind die Ergebnisse von 3 verschiedenen Versuchen zusammengestellt, wobei das pH etwa im Bereich von 6,2 bis 6,6 durch automatische Zugabe von einer sterilen 50gewichtsprozentigen Natriumhydroxidlösung gehalten wurde. Wie aus diesen Werten hervorgeht, wurde die Glukose bei den Versuchen mit ca. 28% und 42% Glukose im wesentlichen vollständig vergoren und mit ausgezeichneter Ausbeute in Glukonsäure umgewandelt. Durch Erhöhung des Glukosegehaltes im Medium auf etwa 63%, erzielte man jedoch nur eine schlechte Ausnutzung der Glukose.Different amounts of glucose were added to the medium (c). In Table I are the results of 3 different experiments put together, with the pH roughly in the range from 6.2 to 6.6 through automatic addition of a sterile 50 weight percent sodium hydroxide solution was maintained. As from these values, the glucose in the experiments was with approx. 28% and 42% glucose im essentially fully fermented and converted to gluconic acid with excellent yield. By Increasing the glucose content in the medium to about 63%, but only poor utilization was achieved the glucose.
Versuch AAttempt a
Ausgangsglukose
pH Konirolle
GärungsstundenStarting glucose
pH coniroll
Fermentation hours
% Restglukose% Residual glucose
Mittlere·· GlukoseverbrauchMean ·· glucose consumption
%/Stunde%/Hour
End-pHFinal pH
% Natriumglukonat*)% Sodium gluconate *)
% Konversion von Glukose% Conversion of glucose
27,727.7
jaYes
2323
0,23 1,220.23 1.22
7,0 27,4 94,3 42,07.0 27.4 94.3 42.0
jaYes
48,548.5
0,07
0,850.07
0.85
7,0
40,2
94.37.0
40.2
94.3
63,163.1
jaYes
71 (nicht71 (not
vollständig
36,9
0,4Completely
36.9
0.4
6,4
19,4
28,26.4
19.4
28.2
*) Durch Polarimeter Destimmt.*) Determined by polarimeter.
Vergieichsbeispiel BComparative example B
Um die Bedfututig einer pH Kontrolle am Anfang der Gärung zu veranschaulichen, wurde ein sonst übereinstimmender Versuch mit einer 41,5%'igen Glukoselöjung ausgeführt mit der Ausnahme, daß das pH des Mediums nicht kontrolliert und kein Natriumhydroxid zugegeben wurde. Wie aus den in Tabelle ti zusammengestellten Werte hervorgeht, wurden nur etwa 25% der Glukose verbraucht und nur ein Teil davon in Glukonsäure umgewandelt, obwohl der Gehalt an Myzelfeststoffen anzeigt, daß ein überdurchschnittlich gutes Wachstum der Pilze erreicht wurde.In order to avoid the need for a pH control at the beginning of the To illustrate fermentation, an otherwise consistent attempt was made with a 41.5% glucose solution carried out with the exception that the pH of the medium is not controlled and no sodium hydroxide was admitted. As can be seen from the values compiled in table ti, only about 25% of the glucose is consumed and only part of it is converted into gluconic acid, despite the content of mycelial solids indicates that above-average growth of the fungi has been achieved.
*) Titrierwert berechnet als Glukonsäure.*) Titration value calculated as gluconic acid.
2020th
2525th
Die Arbeitsweise des Beispiels I wurde wiederholt, wobei ein Medium (c) verwendet wurde, das 40,9% Glukose enthielt. Das pH des Mediums wurde durch Zugabe von 50gewichtsprozentigem Natriumhydroxid auf 6,6 gehalten. Nach Beendigung der Gärung (Zyklus Nr. I) wurde zusätzliche Glukose (nicht sterilisiert) zu dem Medium zugegeben, so daß die Konzentration der Glukose 15,2% betrug. Die Gärung wurde dann ohne Zusatz von irgendeiner Base fortgesetzt. Nach Beendigung dieser Gärungsphase (Zyklus Nr. 2) wurde zusätzlich Glukose (nicht sterilisiert) erneut dem Medium zugeführt, so daß die Konzentration der Glukose 9,9% betrug. Die Gärung wurde auch dieses Mal ohne Zugabe einer Base fortgesetzt. Die Ergebnisse Für diese Gärungszyklen sind in der folgenden Tabelle IV zusammengestellt. Wie aus diesen Werten hervorgeht, wird ein nahezu vollständiger Verbrauch der Glukose und eine ausgezeichnete Umwandlung der Glukose in Glukonsäure und Natriumglukonat erreicht. Die endgültige Ausbeute, berechnet als Natriumglukonat, betrug 62,1%; das Gärungsmedium enthielt zum Schluß die Glukonsäure und das Natriumglukonat vollständig in Lösung und ließ sich durch Filtration bei Raumtemperatur zu einem klaren, leicht gefärbten Filtrat aufarbeiten, das beim Stehen klar blieb.The procedure of Example I was repeated using a medium (c) containing 40.9% Contained glucose. The pH of the medium was adjusted by adding 50 weight percent sodium hydroxide held at 6.6. After fermentation was complete (cycle No. I), additional glucose (not sterilized) was added added to the medium so that the concentration of glucose was 15.2%. The fermentation was then without Addition of any base continued. After completion of this fermentation phase (cycle no. 2) was additionally glucose (not sterilized) fed back into the medium, so that the concentration of the Glucose was 9.9%. The fermentation was continued this time without the addition of a base. The results Table IV below summarizes these fermentation cycles. As can be seen from these values, there will be an almost complete consumption of the glucose and an excellent conversion of the Glucose is achieved in gluconic acid and sodium gluconate. The final yield, calculated as sodium gluconate, was 62.1%; the fermentation medium finally contained the gluconic acid and the sodium gluconate completely in solution and left to a clear, slightly colored by filtration at room temperature Work up the filtrate which remained clear on standing.
Gärungszyklus
1 2 3Fermentation cycle
1 2 3
Verhältnis Glukonsäure zu
NatriumglukonatRatio of gluconic acid to
Sodium gluconate
% Konversion% Conversion
0,46 0,77 96,1 99,0 1000.46 0.77 96.1 99.0 100
iö *) Neutralisierte Probe mit einem Polarimeter bestimmt. **) Titrationswert berechnet als Glukonsäure.iö *) Neutralized sample determined with a polarimeter. **) Titration value calculated as gluconic acid.
1515th
(a) Die Arbeitsweise mit Gärungszyklen nach Beispiel 2 wurde wiederholt für eine Serie mit zwei Zyklen, wobei der Anfangsgärungszyklus bei einem pH von 6,4 durch Zugabe von Natriumhydroxid gehalten wurde und der sich daran anschließende Gärungszyklus ohne Zugabe irgendeiner Base durchgeführt wurde. Der Anfangsgärungszyklus enthielt bei jedem Versuch etwa 42% Glukose. Die Zugabe des Natriumhydroxids in den einzelnen Versuchen wurde aber zu verschiedenen Zeitpunkten unterbrochen, um die Menge der durch die Gärung gebildeten Glukose zu variieren. Wie aus den Werten in den folgenden Tabellen V, VI. VIl und VIII hervorgeht, wurde die Natriumhydroxidzugabe unterbrochen, nachdem etwa 42%, 37%. 33% und 26% Glukose aus dem jeweiligen Ansatz verbraucht worden war. In jedem Fall wurde die gleiche Menge an nichtsterilisierter Glukose zu dem Medium dann :hinzugegeben und die Gärung ohne Zugabe einer Base fortgesetzt. Die Werte zeigen weiterhin, daß die Glukose nahezu vollständig verbraucht und in ausgezeichneter Ausbeute in Glukonsäure und Natriumglukonat umgewandelt wurde mit Ausbeuten, berechnet als ,Natriumglukonat-Äquivalente von 60.8%, 61.1%, 62,4% und 60,2%. Die abnehmenden Mengen an Natriumhydroxid, die bei den einzelnen Versuchen verwendet wurden, änderten das Gewichtsverhälinis Glukonsäure zu Natriumglukonat in derartiger Weise, daß für dieses .Verhältnis Werte von 0,70. 0.96, 1.28 und 2,41 erhalten wurden. Das Gärungsmedium enthielt am Ende in jedem Fall die Glukonsäure und das Natriumglukonat in vollständig gelöstem Zustand, so daß es durch Filtration bei Raumtemperatur aufgearbeitet werden konnte and dabei ein leicht gefärbtes Filtrat ergab, das beim Stehen klar blieb.(a) The procedure with fermentation cycles according to Example 2 was repeated for a series of two cycles, the initial fermentation cycle being maintained at pH 6.4 by adding sodium hydroxide and the subsequent fermentation cycle was carried out without the addition of any base. Of the The initial fermentation cycle contained approximately 42% glucose in each trial. The addition of the sodium hydroxide in the individual attempts were interrupted at different times in order to reduce the amount of the Fermentation to vary formed glucose. As can be seen from the values in the following tables V, VI. VIl and VIII shows the sodium hydroxide addition was discontinued after about 42%, 37%. 33% and 26% Glucose from the respective approach had been consumed. In each case it was the same amount of non-sterilized glucose to the medium then: added and fermentation without adding a base continued. The values also show that the glucose is almost completely consumed and in excellent condition Yield converted to gluconic acid and sodium gluconate with yields calculated as , Sodium gluconate equivalents of 60.8%, 61.1%, 62.4% and 60.2%. The decreasing amounts of sodium hydroxide used in each experiment changed the weight ratio of gluconic acid to sodium gluconate in such a way that for this .Ratio values of 0.70. 0.96, 1.28 and 2.41 were obtained became. In the end, the fermentation medium contained the gluconic acid and the sodium gluconate in each case completely dissolved state, so that it could be worked up by filtration at room temperature and this gave a slightly colored filtrate which remained clear on standing.
Fortsetzungcontinuation
Gärungszyklus Nr. I 2Fermentation cycle No. I 2
Verh,>?;nis Glukonsäure zu
NalriuniglukonatRelative to>?; nis gluconic acid to
Nalriun gluconate
% Konversion% Conversion
94,494.4
0,700.70
100100
*) Neutralisierte Probe mit einem Polarimeter beslimmf. **) Titrationswert berechnet als Glukonsäufe.*) Determine the neutralized sample with a polarimeter. **) Titration value calculated as glucons.
Gärungszyklus Nr. 1 2Fermentation cycle no. 1 2
% Ausgangsglukose 42,0 25,7% Starting glucose 42.0 25.7
pH Kontrolle ja neinpH control yes no
Gärungsstunden 46,5 26Fermentation hours 46.5 26
% Restglukose 5,1 0,0% Residual glucose 5.1 0.0
End-pH 6,4 3,5Final pH 6.4 3.5
Natriumglukonat-Äquivalent*) 35,1 61,1Sodium gluconate equivalent *) 35.1 61.1
Glukonsäure**) 0,0 28,5Gluconic acid **) 0.0 28.5
Verhältnis Glukonsäure zu - 0,96Ratio of gluconic acid to - 0.96
NatriumglukonatSodium gluconate
% Konversion 95,5 97,8% Conversion 95.5 97.8
*) Neutralisierte Probe mit einem Polarimeter bestimmt. **) Titralionjwerl berechnet als Glukonsäure.*) Neutralized sample determined with a polarimeter. **) Titralionjwerl calculated as gluconic acid.
Gärungszyklus Nr. 1 2Fermentation cycle no. 1 2
% Ausgangsglukose 42,0 28,5% Starting glucose 42.0 28.5
pH Kontrolle ja neinpH control yes no
Gärungsstunden 42,5 33,5Fermentation hours 42.5 33.5
% Restglukose 9,0 0,02% Residual glucose 9.0 0.02
End-pH 6,4 3,55Final pH 6.4 3.55
Natriumglukonat-Äquivalent*) 30,0 62,4Sodium gluconate equivalent *) 30.0 62.4
Glukonsäure**) 0,0 32,9Gluconic acid **) 0.0 32.9
Verhältnis Glukonsäure zu - 1,28Ratio of gluconic acid to - 1.28
NatriumglukonatSodium gluconate
% Konversion 92,2 97,0% Conversion 92.2 97.0
*) Neutralisierte Probe mit einem Polarimeter bestimmt. **) Titrationswert berechnet als Glukonsäure.*) Neutralized sample determined with a polarimeter. **) Titration value calculated as gluconic acid.
Gärungszyklus Nr.
1 2Fermentation cycle no.
1 2
% Ausgangsglukose% Starting glucose
pH KontrollepH control
GärungsstundenFermentation hours
% Restglukose% Residual glucose
End-pHFinal pH
Natriumglukonat-Äquivalent*)Sodium gluconate equivalent *)
Glukonsäure**)Gluconic acid **)
Verhältnis Glukonsäure zuRatio of gluconic acid to
NatriumglukonatSodium gluconate
*) Neutralisierte Probe mit einem Polarimeter bestimmt. **) Titrationswert berechnet als Glukonsäure.*) Neutralized sample determined with a polarimeter. **) Titration value calculated as gluconic acid.
uu.uuu.u
S t 4./ m ι
S t 4. /
(b) Die Arbeitsweise mit Gürungszyklen nach Beispiel 2 wurde wiederholt für eine Serie mit Versuchen mit zwei Zyklen unü mit verschiedenen Glukosekonzentrationen, wobei die Anfangsgärung bei einem pH von 6,4 durch Zugabe von Natriumhydroxid gehalten wurde.(b) The procedure with guring cycles according to Example 2 was repeated for a series of experiments with two cycles of unü with different glucose concentrations, with the initial fermentation at a pH of 6.4 was maintained by adding sodium hydroxide.
Die daran ansc'iließenden Gärungen wurden ohne Zugabe von eini;r Base durchgeführt. Wie aus den Werten in den Tabellen IX und X ersichtlich ist, wurde die Glukose im wesentlichen vollständig verbraucht und mit ausgezeichneten Ausbeuten in Glukonsäure und Natriumglukonat umgewandelt, wobei Ausbeuten von 60,3 und 59,5, berechnet als Natriumglukonat-Äquivalente, erhalten wurden. Das Glukonsäure zu Natriumglukonat-Verhältnis betrug jeweils 1,68 und Ul. Das Gärungsmedium enthielt am Ende der Gärung in jedem Fall die Glukonsäure und das Natriumglukonat in vollständig gelöstem Zustand, so daß es durch Filtrieren bei Raumtemperatur aufgearbeitet werden konnte, wobei man ein klares, leicht gefärbtes Filtrat erhielt, das auch beim Stehen klar blieb.The subsequent fermentations were carried out without the addition of any base. As from the Values in Tables IX and X can be seen, the glucose was essentially completely consumed and Converted to gluconic acid and sodium gluconate in excellent yields, yields of 60.3 and 59.5, calculated as sodium gluconate equivalents, were obtained. The gluconic acid to sodium gluconate ratio was 1.68 and U1, respectively. That At the end of fermentation, fermentation medium always contained gluconic acid and sodium gluconate in completely dissolved state, so that it could be worked up by filtration at room temperature, a clear, slightly colored filtrate was obtained which remained clear even on standing.
1 2Fermentation cycle no.
1 2
*) Neutralisierte Probe mit einem Polarimeter bestimmt **) Titrationswert berechnet als Glukonsäure.*) Neutralized sample determined with a polarimeter **) Titration value calculated as gluconic acid.
1111th
Gärungszyklus Nr. 1 2Fermentation cycle no. 1 2
/v nuiiruriiiuii/ v nuiiruriiiuii
*) Neutralisierte Probe mit einem Polarimeter bestimmt. *) Titrationswert berechnet als Glükonsäure.*) Neutralized sample determined with a polarimeter. *) Titration value calculated as Glükon acid.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19681817907 DE1817907C3 (en) | 1968-10-26 | 1968-10-26 | Process for the preparation of an aqueous solution of gluconic acid and a water-soluble gluconate by submerged fermentation of glucose |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19681817907 DE1817907C3 (en) | 1968-10-26 | 1968-10-26 | Process for the preparation of an aqueous solution of gluconic acid and a water-soluble gluconate by submerged fermentation of glucose |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1817907A1 DE1817907A1 (en) | 1973-08-16 |
DE1817907B2 DE1817907B2 (en) | 1979-08-02 |
DE1817907C3 true DE1817907C3 (en) | 1980-04-03 |
Family
ID=5717772
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19681817907 Expired DE1817907C3 (en) | 1968-10-26 | 1968-10-26 | Process for the preparation of an aqueous solution of gluconic acid and a water-soluble gluconate by submerged fermentation of glucose |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0171447B1 (en) * | 1983-06-09 | 1990-03-07 | Akademie der Wissenschaften der DDR | Bacterial process for preparation of gluconic acid |
-
1968
- 1968-10-26 DE DE19681817907 patent/DE1817907C3/en not_active Expired
Also Published As
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